La bioinformática: concepto y aplicaciones

A lo largo de los últimos diez años, la bioinformática ha presenciado un avance sustancial en el desarrollo de nuevas herramientas para el beneficio de la biología y la computación. Su impacto en el crecimiento de la sociedad se ve reflejado en áreas como la medicina y las ciencias naturales. En este texto hablaremos un poco más sobre qué es y qué estudia realmente esta disciplina.

Image

¿Qué es la bioinformática?

La biología computacional es una subdisciplina que se encarga de recolectar, analizar y difundir datos obtenidos de distintos materiales de origen biológico. Este tipo de información puede ser ADN, muestras de tejido o de suelo, y aminoácidos, por ejemplo.

El tratamiento de la data obtenida se efectúa mediante el uso de diversas plataformas de software especialmente programadas para dicho fin. Una vez poseídos los recursos, se estudian para obtener resultados que sean de utilidad para el desarrollo de una investigación científica.

Si bien el estudio biológico tiene siglos de existencia, el campo de la informática aporta una gran utilidad en su desarrollo general, especialmente desde el punto de vista metodológico. Se considera un área profesional relativamente nueva, por lo que su potencial de crecimiento a futuro es bastante prometedor.

Historia

El inicio de la bioinformática tuvo lugar a mediados del siglo XX, aproximadamente en los años 60, con la llegada de los primeros métodos computacionales. Estos fueron creados para poder analizar con detenimiento las secuencias que poseían las proteínas, creando una relación directa con la biología molecular.

Fue el descubrimiento del ADN y el desarrollo de la teoría relacionada con la evolución molecular de L. Pauling lo que permitió comenzar el proceso de investigación de la biología computacional.

El desarrollo estadístico con matrices fue otro de los factores influyentes en el desarrollo temprano de esta ciencia junto con la publicación del algoritmo de Needleman-Wunsch en 1970. Debido a la aparición de estos sistemas matemáticos se pudo desarrollar un software dedicado al análisis del ADN a través de la localización de secuencias. Desde los 90 hasta la actualidad, este campo se ha influenciado grandemente de avances en la creación de chips y la programación para el estudio biológico avanzado.

Características

Entre las principales características que posee la biología computacional para cumplir sus objetivos tenemos las siguientes:

• Utiliza los ordenadores como principal medio para administrar grandes cantidades de datos para su examinación.
• Se beneficia sustancialmente de disciplinas como las tecnologías de la información, la biología y la ingeniería de sistemas.
• Se centra en mejorar el proceso de gestión de data mediante el desarrollo de herramientas físicas o digitales.
• Es considerada como un tipo de investigación multidisciplinaria gracias a las diversas áreas profesionales que abarca.
• Responde las preguntas propuestas por la biología al estructurar y estudia la información orgánica de manera precisa y efectiva.

Objetivos

La biocomputación emplea una serie de métodos de investigación para cumplir con diversos objetivos en el campo de las ciencias informáticas y biológicas. Entre algunas de estas metas podemos destacar las siguientes:

• Almacenar toda la información obtenida en una base de datos para que pueda ser organizada. Esto facilita la tarea de examinación realizada por los especialistas, agilizando la obtención de resultados.
• Crear modelos gráficos o numéricos para poder predecir cambios que podrían sufrir ciertos datos en un futuro próximo.
• Permitir la óptima interpretación de la data al usar entornos de software que la traducen para que sean fáciles de leer.
• Programar un almacén de información con el fin de crear antecedentes que serán usados para comparar ciertos tipos de datos.
• Desarrollar una diversa cantidad de algoritmos que den un sentido lógico y matemático a las secuencias orgánicas estudiadas.

¿Qué estudia la bioinformática?

Cursar una maestría en bioinformática aporta conocimientos generales sobre las distintas áreas de alcance que posee esta disciplina. La biología computacional se centra en emplear todos los recursos tecnológicos y científicos a su alcance para manejar muestras orgánicas de forma efectiva. Este proceso nos permite conocer más sobre el medioambiente y su reacción a distintos cambios generados naturalmente o por causas humanas, por ejemplo.

Por otro lado, es un campo que investiga de manera profunda la estructura molecular del ser humano, así como también los distintos procesos que ocurren en el organismo. El objetivo de ello es el de brindar una mejor perspectiva sobre como se comporta el sistema humano frente a enfermedades o cambios en su funcionamiento, sean positivos o negativos.

Entre algunas de las áreas de estudio en las que la biocomputación se ve inmersa tenemos las siguientes:

Análisis de datos

En este ámbito se suelen estudiar información sobre la expresión genética y de proteínas, secuencias de ADN, regulación e imágenes de alto rendimiento. Todas estas técnicas proporcionan una perspectiva clara sobre la estructuración orgánica de la gran mayoría de los seres vivos en la Tierra. Además, nos ayuda a profundizar en temas como la mutación genética y la búsqueda automática de genes, por ejemplo.

Un profesional con un título de máster en bioinformática cuenta con las habilidades necesarias para manipular grandes cantidades de datos propios de las hormonas o proteínas. Al lograrlo, se extraen muestras valiosas para la determinación de perfiles genómicos, lo cual facilita la investigación sobre distintos seres vivos.

Modelado de sistemas

Esta área también es conocida como biología de sistemas y se centra en crear simulaciones de subsistemas celulares con el uso de un ordenador. Estos pueden servir para poder identificar más fácil elementos como redes de metabolitos, enzimas y tejido de regulación genética. Dichas propiedades se pueden mostrar con modelos visuales que contribuyen en explicar de mejor manera las relaciones existentes entre cada proceso.

Tenemos también el procesamiento, cuantificación y análisis de imágenes de origen biomédico en alta resolución que destacan por contener mucha información. Se trata de herramientas empleadas para diagnósticos, determinación de patrones y otros aspectos relacionados con la observación médica y biológica. El modelado de sistemas también resulta eficaz para la integración de datos con el fin de capturar descripciones y conceptos biológicos complejos.

Aplicaciones de la bioinformática

Para conocer de mejor manera qué es la bioinformática es necesario ahondar en sus aplicaciones. La biología computacional se extiende a una amplia variedad de disciplinas profesionales que forman parte del ámbito de la salud y las ciencias naturales. A lo largo de los años, la investigación de los biomas y los entornos naturales ha sido de gran ayuda para el desarrollo agrícola de muchas regiones en el mundo.

De igual forma, en el sector de la medicina, su aplicación ha sido clave para el tratamiento de diversas enfermedades y el diagnóstico de nuevas afecciones.

Disciplinas como la implantología oral han visto un gran avance en sus investigaciones gracias a la aplicación de la biocomputación con tecnologías ómicas. Los algoritmos de inteligencia artificial se están empezando a utilizar como herramientas predictivas para modelar implantes de mejor calidad. Esta propuesta ha sido dada a conocer como una investigación profunda llevada a cabo por la revista Clinical Dentistry.

Las principales aplicaciones de la bioinformática en el mundo moderno se presentan en la siguiente manera:

Medicina

Gracias al avance que ha visto el campo tecnológico, la biocomputación ha generado una influencia directa sobre la calidad de vida de millones de seres humanos. En 2020, por ejemplo, durante la pandemia del Covid-19, la investigación celular y de secuencias fue crucial para identificar la estructura proteica del virus.

A través de este proceso, el desarrollo de una vacuna tuvo efectividad en menos tiempo de lo que se pensaba. Se utilizaron modelos predictivos en relación con varios grupos humanos, teniendo en cuenta su edad, para determinar el éxito de la vacuna.

Esta disciplina también ha sido útil para identificar y estudiar las bases genéticas de muchas afecciones como el cáncer y el SIDA, entre otras. La conformación del Proyecto Genoma Humano a principios de los 90 dio como resultado la identificación de más de 30 000 genes codificantes pertenecientes a varias proteínas.

Agricultura

La biología computacional, al centrarse en la investigación celular, funge como un elemento fundamental para analizar todo tipo de hongos y bacterias. Dichos procesos permiten desarrollar sustancias que evitan su reproducción, con el fin de prevenir pérdidas de cosechas en diversos entornos. Aspectos como la temperatura, la presión atmosférica y el nivel de humedad son solo algunos de los factores que abarca este sistema de estudio.

De igual manera, el campo de la ciencia ha utilizado la integración computacional en la biología para potenciar el crecimiento de los cultivos. Los avances en este ámbito contribuyen a mejorar la calidad de los productos naturales obtenidos sin afectar su estructura molecular y proteica esencial. Esto da como resultado productos como vegetales y frutas mucho más ricos en proteínas y libres de sustancias químicas artificiales dañinas para la salud.

Estudiar carreras relacionadas con las matemáticas de forma remota en Colombia

¡Si quieres cursar carreras matemáticas y llevar tus conocimientos al área de la bioinformática, estudiar en la Universidad Internacional de Valencia (VIU) es la solución! Disponemos de una gran cantidad de cursos de estudio avanzado para que puedas formarte profesionalmente de manera sencilla y cómoda. Podrás acceder a una maestría en bioinformática fácilmente a través de nuestra plataforma educativa online. Además, tenemos un equipo docente con décadas de experiencia en el sector.